LETÍCIA YURI NAGAI
DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DE MANGA CV. PALMER EM
SOLUÇÃO DE SACAROSE COM E SEM ADIÇÃO DE ÁCIDO
ASCÓRBICO
São José do Rio Preto - SP
DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DE MANGA CV. PALMER EM
SOLUÇÃO DE SACAROSE COM E SEM ADIÇÃO DE ÁCIDO
ASCÓRBICO
Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Engenharia e Ciência de Alimentos, área de Ciência e Tecnologia de Alimentos junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista
“Júlio de Mesquita Filho” Campus de
São José do Rio Preto.
Orientadora:
Profª. Drª. Maria Aparecida Mauro
Co-orientadores:
Profª. Drª. Adriana Barbosa Santos Prof. Dr. Maurício Boscolo
São José do Rio Preto - SP
Nagai, Letícia Yuri.
Desidratação osmótica de manga cv. Palmer em solução de sacarose com e sem adição de ácido ascórbico / Letícia Yuri Nagai. - São José do Rio Preto: [s.n.], 2012.
112 f. : il. ; 30 cm.
Orientador: Maria Aparecida Mauro Co-orientdor: Adriana Barbosa Santos Co-orientdor: Maurício Boscolo
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
1. Tecnologia de alimentos. 2. Desidratação osmótica. 3. Frutas – Desidratação. 4. Manga – Secagem. 5. Antioxidantes. I. Mauro, Maria Aparecida. II. Santos, Adriana Barbosa. III. Boscolo, Maurício. IV. Universidade Estadual Paulista, Instituto de
Biociências, Letras e Ciências Exatas. V. Título.
CDU – 664.8.047
DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DE MANGA CV. PALMER EM
SOLUÇÃO DE SACAROSE COM E SEM ADIÇÃO DE ÁCIDO
ASCÓRBICO
Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Engenharia e Ciência de Alimentos, área de Ciência e Tecnologia de Alimentos junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Campus de São José do Rio Preto.
Banca Examinadora
Profª. Drª. Maria Aparecida Mauro UNESP – São José do Rio Preto Orientador
Prof. Dr. Roger Darros Barbosa UNESP – São José do Rio Preto
Drª. Sílvia Pimentel Marconi Germer ITAL – Campinas
Primeiramente à Deus, pelas graças recebidas durante todas as etapas até chegar aqui.
Aos meus pais Luiz e Odete, pelo amor, apoio incondicional em todos os momentos e imensurável esforço para que chegasse até aqui.
Aos meus irmãos Larissa e Luiz, que proporcionaram momentos divertidos mesmo nos momentos mais difíceis.
Aos meus avós, Sumie, Hitoshi (in memorian), Yukimi e Sotoiti, e
familiares, tias, tios e primos, que sempre me deram forças. Em especial, ao meu primo Takashi, à Deize, ao Pedro e à D. Ivone que além do apoio, acolheram-me.
Ao meu namorado Douglas, que apesar da distância, sempre me ajudou nos momento em que mais precisei. Sua compreensão e paciência também foram fundamentais.
À Profª. Drª. Maria Aparecida Mauro por ter aceitado a orientar-me neste trabalho, dispondo de sua paciência e fornecendo seus conhecimentos científicos, valiosos para o crescimento científico-profissional.
Aos professores doutores Adriana Barbosa Santos e Maurício Boscolo pela co-orientação, que foram essenciais no desenvolvimento deste trabalho.
Aos professores e amigos da graduação foram a base profissional para que chegasse até aqui.
À Flaviana, pela sua amizade, seu apoio, conselhos, disponibilidade.
Ao Diego, à Natália, à Samara, à Bruna, à Débora com quem convivo que desde a graduação, nossa amizade fortaleceu ainda mais.
Prof. Dr. Roger Darros Barbosa.
Ao Prof. Dr. Roberto da Silva e à Profª. Drª. Eleni Gomes por disponibilizarem a centrífuga, possibilitando a realização das análises.
Ao Ricardo, ao Thiago, à Ticiane, à Janaína, à Ariane, à Elen, à Andréia, à Fernanda, à Cristiane, à Rafaela, à Cássia e outros que sempre se dispuseram a ajudar e esclarecer minhas dúvidas, mesmo aquelas mais simples.
Aos colegas do departamento pela amizade.
Aos técnicos de laboratório Ginaldo, Newton, Luis, João sempre dispostos a resolverem detalhes imprescindíveis no desenvolvimento da pesquisa.
Ao Programa de Pós-Gradução em Engenharia e Ciência de Alimentos.
À CAPES pelo apoio financeiro.
Às empresas Vallens Ingredientes Industriais LTDA. e N&B Comercial de Ingredientes Ltda. por fornecerem amostra de ácido ascórbico.
“O sucesso nasce do querer, da determinação e da persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis.”
bem como à baixa temperatura de processo, que, possivelmente, evitou a degradação destas substâncias. A DO com adição do ácido ascórbico na solução apresentou efeito significativo desta substância no teor de vitamina C e de compostos fenólicos. A concentração de ácido ascórbico também exerceu influência sobre a umidade, ao interagir com o fator concentração de sacarose. Todas as respostas foram influenciadas pelo tempo de processo. A concentração de sacarose teve efeito significativo sobre a umidade e o teor de açúcar. A impregnação de ácido ascórbico durante o processo osmótico foi independente da concentração de sacarose da solução osmótica e possibilitou aumentar consideravelmente o teor de vitamina C na manga.
Palavras chave: Mangifera indica L., transferência de massa,
Mango (Mangifera indica L.) is a seasonal fruit with excellent nutritional
value and attractive characteristics. Aiming to prevent losses and add
value to the final products, osmotic dehydration (OD) can be a promising
alternative for food preservation. This treatment also allows impregnating
substances of interest to prevent losses or improve the nutritional quality.
The objective of this work was to investigate OD with and without addition
of ascorbic acid in the sucrose osmotic solution of magoes of Palmer
cultivar. OD kinetics without ascorbic acid addition was done in mangoes
immersed in sucrose solutions (40, 50 and 60%) during 30, 60, 120 and
240 minutes at 25° C. Total solids, reducing and non-reducing sugars
contents, levels of vitamin C and total phenolic compounds, and color
were determined during the process. OD with ascorbic acid addition was
performed using a complete 23 factorial design with four central points, two
levels, and two blocks. The responses were moisture and sugar, vitamin C
and total phenolic compounds contents. The factors were sucrose
concentration (40 to 60%), ascorbic acid concentration (0.5 to 2%), and
process time (60 to 180 minutes). The influence of each independent
variable and the interactions were analyzed by response surface
methodology. The kinetics was characterized for water loss and solid gain
that increased when increasing sucrose concentration of osmotic
solutions. The process efficiency (loss of water gain / solutes) ranged from
3 to 6% between the treatments. The diffusion coefficients for water and
sucrose in manage had the same magnitude order 10-6 cm2s-1. Samples
osmotic dehydrated in 40% osmotic concentration had water and sucrose
diffusivities higher than in 50 and 60% osmotic concentration. Color,
vitamin C and total phenolic compounds contents did not show remarkable
changes during the process without vitamin C addition. The nutrients
ascorbic acid in the osmotic solution had a significant effect on vitamin C
and phenolic compounds in the fruit. Vitamin C compound also influenced
the moisture when interact with the sucrose concentration factor. All
responses were influenced by the process time. Sucrose concentration
had a significant effect on moisture and sugar content. The ascorbic acid
impregnation during the osmotic process was not affected by sucrose
concentration of osmotic solution and allowed enhancing the nutritional
content of the treated mango.
Figura 1 Manga cv. Palmer... 25 Figura 2 Perda de água (equação 2) em função do tempo de DO,
de fatias de manga imersas em soluções aquosas de sacarose nas concentrações de 40 ( ), 50 ( ) e
60 ( )% , nos tempos de processo de 30, 60, 120 e 240 minutos... 58 Figura 3 Ganho de sacarose (equação 4) em função do tempo de
DO, de fatias de manga imersas em soluções aquosas de sacarose nas concentrações 40 ( ), 50 ( ) e
60 ( )%nos tempos de processo de 30, 60, 120 e 240 minutos... 58 Figura 4 Média do teor de vitamina C nos tempo (0, 30, 60, 120 e
240 minutos) em função da concentração de solução osmótica 40 ( ), 50 ( ) e 60 ( )% de sacarose.. 65 Figura 5 Retenção de vitamina C de fatias de manga durante o
tratamento com solução desidratante de sacarose a 40 ( ), 50 ( ) e 60 ( ) % nos tempos de 30, 60, 120 e 240 minutos... 66 Figura 6 Média do teor de compostos fenólicos nos tempo (0, 30,
60, 120 e 240 minutos) em função da concentração de solução osmótica 40 ( ), 50 ( ) e 60 ( )% de sacarose... 69 Figura 7 Retenção dos compostos fenólicos de fatias de manga
Figura 10 Superfície de resposta do y (teor de umidade) em
função deF (concentração de sacarose) e de F2
(concentração de ácido ascórbico)... 77 Figura 11 Superfície de resposta do y (teor de umidade) em
função de F (concentração de sacarose) e de F3(tempo) 77
Figura 12 Superfície de resposta do y (teor de umidade), em
função deF2 (concentração de ácido ascórbico) e deF3
(tempo)... 78 Figura 13 Diagrama de Pareto dos efeitos estimados e interações
relativos ao teor de açúcar... 81 Figura 14 Superfície de resposta do y (teor de açúcar) em função
deF (concentração de sacarose) e de F3 (tempo)... 84
Figura 15 Diagrama de Pareto dos efeitos estimados para o teor de vitamina C... 87 Figura 16 Superfície de resposta do y (teor de vitamina C) em
função de F (concentração de ácido ascórbico) e F
(tempo)... 90 Figura 17 Diagrama de Pareto dos efeitos estimados para o teor de
compostos fenólicos... 93 Figura 18 Superfície de resposta do y (teor de compostos
fenólicos) em função de F (concentração de ácido
Tabela 1 Delineamento fatorial 23 com tratamento e bloco aleatorizado e valores codificados dos fatores da desidratação osmótica com adição de ácido ascórbico de manga (Mangifera indica L.) cv. Palmer... 49
Tabela 2 Delineamento fatorial 23 com tratamento e bloco aleatorizados e valores decodificados dos fatores da desidratação osmótica com adição de ácido ascórbico de manga (Mangifera indica L.) cv. Palmer... 50
Tabela 3 Valores médios e respectivo desvio padrão das medidas obtidas das características física e químicas do primeiro e segundo lote de manga cv Palmer... 52 Tabela 4 Média e desvio padrão da umidade e do teor de
sacarose em função do tempo e concentração da solução osmótica de sacarose das fatias de manga cv. Palmer durante DO... 54 Tabela 5 Coeficiente de difusão da água e sacarose ocorrida
durante a desidratação osmótica das fatias de manga nas soluções de concentração de 40, 50 e 60% de sacarose... 54 Tabela 6 Variação de massa, perda de água, ganho de
sacarose e eficiência da desidratação osmótica de fatias de manga imersas em solução concentrada a 40, 50 e 60%... 56 Tabela 7 Valores dos parâmetros de cor L*,
a
*
eb
*
dassacarose a 40, 50 e 60% de concentração nos tempos de 0, 30, 60, 120 e 240 minutos... 61 Tabela 9 Valor médio e desvio padrão do teor de vitamina C em
mg/100 g de fatias de manga (b.u.) nos tempos 0, 30, 60, 120 e 240 minutos e concentração da solução desidratante de 40, 50 e 60%... 63 Tabela 10 Média, erro padrão e limite de confiança dos dados de
vitamina C em função do tempo de processo... 63 Tabela 11 Média, erro padrão e limite de confiança dos dados de
vitamina C em função da concentração da solução osmótica... 64 Tabela 12 Análise de variância dos dados do teor de vitamina C... 64 Tabela 13 Valor médio e desvio padrão do teor de compostos
fenólicos totais em mg/100 g de fatias de manga (b.u.) nos tempos 0, 30, 60, 120 e 240 minutos e concentração da solução desidratante de 40, 50 e 60%... 67 Tabela 14 Média, erro padrão e limite de confiança dos dados do
teor de compostos fenólicos em função do tempo de processo... 68 Tabela 15 Média, erro padrão e limite de confiança dos dados do
teor de compostos fenólicos em função da concentração da solução osmótica... 68 Tabela 16 Análise de variância dos dados do teor de compostos
fenólicos... 69 Tabela 17 Delineamento fatorial 23 aleatorizado e resposta da
Tabela 19 Análise de variância da influência dos fatores sobre a umidade com ajuste do modelo completo... 74 Tabela 20 Efeito estimado dos fatores sobre a umidade após
ajuste do modelo reduzido... 75 Tabela 21 Análise de variância da umidade após ajuste do
modelo reduzido... 75 Tabela 22 Valores preditos, observados e resíduo das respostas
de umidade... 76 Tabela 23 Delineamento fatorial 23 aleatorizado e resposta do
teor de açúcar... 79 Tabela 24 Efeito, erro padrão, teste t bilateral, significância e
limite de confiança de 95% dos fatores sobre o teor açúcar... 80 Tabela 25 Análise de variância da influência dos fatores sobre o
teor de açúcar com ajuste do modelo completo... 81 Tabela 26 Efeito estimado dos fatores sobre o teor de açúcar
após ajuste do modelo reduzido... 82 Tabela 27 Análise de variância do teor de açúcar após ajuste do
modelo reduzido... 83 Tabela 28 Valores observados, preditos e resíduos da resposta
encontrada para o teor de açúcar... 83 Tabela 29 Delineamento fatorial 23 aleatorizado e resposta do
teor de vitamina C dado em mg de ácido ascórbico/100 gramas de fruta... 85 Tabela 30 Efeito, erro padrão, teste t bilateral, significância e
após ajuste do modelo reduzido... 88 Tabela 33 Análise de variância do teor de vitamina C após ajuste
do modelo reduzido... 88 Tabela 34 Valores observados, preditos e resíduos para o teor de
vitamina C... 89 Tabela 35 Delineamento fatorial 23 aleatorizado com a resposta
do teor de compostos fenólicos dado em mg de ácido gálico/100 g de fruta... 92 Tabela 36 Efeito, erro padrão, teste t bilateral, significância e
limite de confiança de 95% dos fatores sobre o teor de compostos fenólicos... 92 Tabela 37 Análise de variância da influência dos fatores sobre o
teor de compostos fenólicos de manga cv. Palmer com ajuste do modelo completo... 93 Tabela 38 Efeito estimado dos fatores sobre o teor de compostos
fenólicos de manga cv. Palmer após Ajuste do modelo reduzido... 94 Tabela 39 Análise de variância do teor de compostos fenólicos de
manga cv. Palmer após ajuste do modelo reduzido... 94 Tabela 40 Valores observados, preditos e resíduo do teor de
1 INTRODUÇÃO... 21
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 24
2.1 Manga... 24
2.2 Desidratação Osmótica (DO)... 27
2.3 Antioxidantes... 30
2.3.1 Vitamina C... 31
2.3.2 Compostos Fenólicos... 33
3 OBJETIVO... 35
3.1 Objetivo Geral... 35
3.2 Objetivos Específicos... 35
4 MATERIAL E MÉTODOS... 36
4.1 Material... 36
4.2 Caracterização da Matéria-Prima... 36
4.3 Desidratação Osmótica em Solução de Sacarose... 37
4.3.1 Preparo das Amostras... 37
4.3.2 Desidratação Osmótica... 38
4.3.3 Ensaio de Equilíbrio... 38
4.3.4 Modelos Matemáticos... 39
4.3.5 Metodologias Analíticas... 41
4.3.5.1 pH (Potencial Hidrogeniônico)... 42
4.3.5.2 Sólidos Totais... 42
4.3.5.3 Sólidos Solúveis Totais (SST)... 42
4.3.5.4 Açúcares Redutores e Totais... 42
4.3.5.5 Cor... 43
4.3.5.6 Vitamina C... 44
4.3.5.7 Compostos Fenólicos Totais... 45
4.3.5.7.1 Extratos da Fruta... 45
4.4.2 Desidratação Osmótica... 47
4.4.3 Metodologias Analíticas... 48
4.4.4 Delineamento Experimental... 48
4.5 Análise Estatística... 51
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 52
5.1 Caracterização da Matéria Prima... 52
5.2 Desidratação Osmótica em Solução de Sacarose... 53
5.2.1 Cinética de Desidratação Osmótica... 53
5.2.2 Cor... 59
5.2.3 Teor de Vitamina C... 62
5.2.4 Teor de Compostos Fenólicos Totais... 67
5.3 Desidratação Osmótica em Solução de Sacarose com Adição de Ácido Ascórbico... 71
5.3.1 Umidade... 71
5.3.2 Teor de Açúcar... 79
5.3.3 Teor de Vitamina C... 85
5.3.4 Teor de Compostos Fenólicos Totais... 91
6 CONCLUSÕES... 97
7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS... 99
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 100
APÊNDICE... 111
1. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos é notória a mudança nos hábitos alimentares em consequência do reconhecimento da necessidade de uma alimentação adequada, valorizada pelos benefícios à saúde e pela contribuição para a melhoria da qualidade de vida (SILVA; MENEZES, 2001).
Uma maior atenção tem sido dada às frutas, reconhecidas fontes de vitaminas, minerais e fibras, os quais são nutricionalmente importantes na dieta. Seu consumo regular tem sido associado à baixa incidência de doenças crônicas não transmissíveis, pois se acredita que esse efeito protetor esteja relacionado à presença de fitoquímicos com ação antioxidante (RIBEIRO et al., 2007; MELO et al., 2008).
Com isso, a manga tem sido foco de pesquisas por ser uma rica fonte de compostos bioativos, como carotenóides, vitamina C e compostos fenólicos, e também pela possibilidade de aproveitamento por apresentar grande perda no volume de produção (CARDELLO; MORAES; CARDELLO, 1993; BRUNINI; DURIGAN; OLIVEIRA, 2002; ANDRÉS et al., 2007; RIBEIRO et al., 2007).
Além disso, alimentos prontos para o consumo estão sendo cada vez mais procurados. A manga apresenta o inconveniente de ser um tanto trabalhosa para ser consumida devido ao seu tamanho relativamente grande, necessidade de descasque e a presença de um caroço também grande.
Dessa forma, novas tecnologias de processamento estão sendo desenvolvidas visando à minimização das perdas, à possibilidade do consumo durante todo o ano, à conservação por um tempo maior, à praticidade tanto do consumo como do transporte, à manutenção das características organolépticas semelhantes ao fruto in natura, e à
qualidade dos alimentos (SOUSA, 2008).
sorvetes, enlatados, licores, entre outros (CARDELLO; MORAES; CARDELLO, 1993; CARDELLO; MORAES, 1997; BRUNINI; DURIGAN; OLIVEIRA, 2002; DAMIANI et al., 2009; KIM et al., 2010). Na Ásia, para auxiliar os pequenos e médios produtores, a secagem é aplicada como técnica de conservação do excedente de produção e das mangas parcialmente danificadas (ANDRÉS et al., 2007). Porém, tradicionalmente a qualidade de mangas secas tem sido ruim devido à textura rígida, apresentando cor não atrativa e flavor de cozido, com perda de valor
nutritivo, o que reduz seu valor comercial (TEDJO et al., 2002; ANDRÉS et al., 2007).
Uma tecnologia que tem recebido atenção para conservação de frutas é a desidratação osmótica. Ela tem sido sugerida por muitos pesquisadores como um pré-tratamento para reduzir o alto conteúdo de água, diminuindo o consumo energético e para melhoria da qualidade das frutas processadas e minimamente processadas visando à manutenção das características desejáveis (TEDJO et al., 2002; ALVES et al., 2005; ALAKALI; ARIAHU; NKPA, 2006).
Esta técnica consiste em imergir a fruta em uma solução aquosa hipertônica que favorece a saída de água, e possivelmente de outros componentes, do tecido vegetal para a solução concentrada pela diferença de pressão osmótica e a transferência do soluto da solução para o alimento, devido aos gradientes de concentração (TORREGGIANI, 1993).
Para evitar ou diminuir o escurecimento e as perdas nutricionais tem-se estudado a adição de ácido cítrico e ascórbico na solução osmótica, como realizado por Robbers, Singh e Cunha (1997). Esses autores verificaram que a adição dessas substâncias preveniu escurecimento, perdas de ácido ascórbico e, em alguns casos, resultou no aumento do teor deste último no kiwi.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Manga
A manga é uma fruta, originária da região sudeste asiática, que foi introduzida no Brasil no século XVI (CARVALHO et al., 2004). Possui grande expressão econômica em muitas regiões, principalmente nas tropicais, o que a torna a quarta fruta dos trópicos a alcançar o mercado internacional, depois da banana, do abacaxi e do abacate (FARAONI; RAMOS; STRINGHETA, 2009).
Segundo Correia e Araújo (2010), dados da FAO de 2009 apontaram que o Brasil é o sétimo produtor mundial de manga. Neste mesmo ano o Brasil produziu pouco mais de um milhão de toneladas da fruta e exportou apenas 4,62% da produção, dessa forma o mercado interno é a principal fonte de escoamento. Atualmente no país, a maior produção (73,41%) se concentra na região nordeste, seguido pelo sudeste, com 24,83%, as demais regiões têm produção menos expressiva (EMBRAPA, 2011).
Pertencente à família das Anacardiaceae, ordem Rutales, a manga
(Mangifera indica L.) é uma fruta tropical, polposa e sazonal com pico de
produção no Brasil entre outubro e março (BRUNINI; DURIGAN; OLIVEIRA, 2002; BRANDÃO et al. 2003; ARAÚJO, 2004; BARRETO et al., 2008). Apresenta uma diversidade de cultivares com diferencial no tamanho do fruto e caroço, cor, flavor e composição, resultado de extensa
pesquisa na área de reprodução de plantas (BARRETO et al., 2008).
As variedades de manga podem ser diferenciadas quanto à possibilidade de processamento e quanto à presença ou ausência de fibras na polpa. Para o consumo in natura: Haden, Tommy Atkins, Keity,
elaboração de compota em calda, enquanto que para fabricar néctar, Carlota, Palmer, Manga D’água e Sensation, são as indicadas (CAMARGO FILHO; ALVES; MAEZZI, 2004).
Nos maiores mercados consumidores do mundo (Estados Unidos e Europa) as variedades de manga mais comercializadas são Tommy Atkins, Haden, Keity e Kent, todas selecionadas na Flórida-EUA (CAMARGO FILHO; ALVES; MAEZZI, 2004). No Brasil, as principais cultivares plantadas nas áreas comerciais são Tommy Atkins, em maior quantidade, Haden, segunda mais consumida (DAMIANI et al., 2009), Keitt, Van Dyke, Rosa, Ubá, entre outras (FRANCO; RODRIGUEZ-AMAYA; LANÇAS, 2004; FARAONI; RAMOS; STRINGHETA, 2009).
A cultivar Palmer vem ganhando espaço no mercado e sua aparição é mais recente que a Haden e a Tommy Atkins (RIBEIRO, 2006). Apesar de não ser citada como a mais produzida, é apropriada para o consumo de diversas formas, pois possui pouca ou nenhuma fibra, ao contrário da espada que é muito fibrosa; sua casca é fina, roxa quando “verde” e vermelha quando madura; a polpa é amarelada, firme, de bom sabor e com alto teor de sólidos solúveis; possui relação polpa/fruto de aproximadamente 72%; sua semente é monoembriônica e comprida; apresenta vida de prateleira de tempo razoável e produções regulares; é bem aceita no mercado interno. A mangueira é semi-anã, de copa aberta, e também se originou na Flórida, em 1945 (COSTA; SANTOS, 2004).
A manga possui grande aceitação no mercado por apresentar aparência exótica, características sensoriais peculiares e atraentes de sabor, aroma e cor, além de ser de alto valor nutricional (CARDELLO; MORAES; CARDELLO, 1993; CARDELLO; MORAES, 1997; CARDELLO; CARDELLO, 1998; BRUNINI; DURIGAN; OLIVEIRA, 2002; BRANDÃO et al., 2003; HILUEY et al., 2005; ANDRÉS et al., 2007; RIBEIRO et al., 2007), o que aumenta as perspectivas dos países produtores (SILVA; MENEZES, 2001).
O alto valor nutricional da polpa se deve especialmente pelo conteúdo de antioxidantes como: vitamina C, apresentando valores de até 110 mg/100g da fruta dependendo da variedade (BLEINROTH, 1976 apud BRUNINI; DURIGAN; OLIVEIRA, 2002); carotenóides, precursores da vitamina A, responsáveis pela coloração amarela da polpa quando madura, que aumenta progressivamente, sendo encontrada 37 % na fruta verde e 50 % na fruta madura (HOJO et al., 2009); e compostos fenólicos que são produtos secundários do metabolismo vegetal e possuem excelentes propriedades antioxidantes (SOONG; BARLOW, 2004; RIBEIRO et al., 2007; MELO et al., 2008).
O conteúdo desses antioxidantes modifica de acordo com as condições e local da cultura, prática de cultivo, variedade, estádio de maturação e armazenamento (RIBEIRO et al., 2007). Outros compostos também são encontrados em diferentes quantidades como água, carboidratos, ácidos orgânicos, sais minerais, proteínas e vitaminas (CARDELLO; CARDELLO, 1998).
(EVANGELISTA, 1999). Dessa forma, as frutas tropicais como a manga, devem ser armazenadas em temperatura entre 10 e 13ºC, pois são susceptíveis a baixas temperaturas, quando podem também desenvolver sintomas de chilling que são: ausência do dulçor, aroma e sabor da polpa;
casca opaca; manchas marrons na casca; maturação irregular; suscetibilidade à deterioração por fungos e redução do nível de carotenóides (HOJO et al., 2009).
Além do armazenamento outros fatores prejudicam a integridade da manga que são as doenças, as pragas, as deficiências nutricionais, as características físicas e químicas, o grau de maturação e tratamentos empregados na pré-colheita, colheita e pós-colheita. (SILVA; MENEZES, 2001). O tempo de exposição prolongado no varejo, preços desfavoráveis ao produtor, ausência de padrões predefinidos para a comercialização e falta de orientação de mercado, também afetam no comércio da fruta que é quase que exclusivamente na forma in natura (DAMIANI et al., 2009;
CORREIA; ARAÚJO, 2010).
Diante disso as perdas chegam a 27,43%, segundo Chitarra e Chitarra (2005), com percentuais diferentes em cada etapa da comercialização: 2% na estocagem, 10% no transporte e 83% na exposição do produto na loja (PEROSA; SILVA; ARNALDI, 2009).
2.2 Desidratação Osmótica (DO)
O processamento térmico é um tradicional tratamento de vegetais que pode alterar a estrutura e qualidade do alimento, além de ser de alto custo industrial (ALVES et al., 2005; ALAKALI; ARIAHU; NKPA, 2006). Então, a busca por processos não térmicos tem sido feita para obtenção de diversos produtos de frutas que apresentem as qualidades de um alimento fresco (ANDRÉS et al., 2007).
relativamente baixa energia e temperatura por não haver necessidade de mudança do estado físico da água (TEDJO et al., 2002; ANDRÉS et al., 2007; FALADE; IGBEKA; AYANWUYI, 2007) e por conferir ao processado qualidade, estabilidade na cor, intensificação no flavor, inibição do
escurecimento enzimático e integridade estrutural, nutricional, funcional e sensorial, uma vez que pode contribuir para um boa retenção das vitaminas e compostos voláteis (TORREGGIANI; BERTOLO, 2001; ANDRÉS et al., 2007; FALADE; IGBEKA; AYANWUYI, 2007; KHOYI; HESARI, 2007; PANI et al., 2008).
Apesar de a técnica apresentar numerosas vantagens, a umidade alcançada pelo produto durante a DO não é suficiente para inibir o crescimento microbiano (SILVEIRA, RAHMAN; BUCKLE, 1996; ANDRÉS et al., 2007). Por essa razão, é frequentemente aplicada como um pré-tratamento à secagem o que proporciona reduzido consumo energético, ótimo rendimento e obtenção de produtos desidratados de qualidade, com mudanças físicas, químicas e biológicas menos bruscas (SILVEIRA, RAHMAN; BUCKLE, 1996; KOWALSKA; LENART, 2001; ANDRÉS et al., 2007; MARFIL; SANTOS; TELIS, 2008; GERMER et al., 2011). Esta pode ser aplicada também antes do congelamento podendo melhorar a resistência da textura de frutas congeladas pela diminuição da quantidade de cristais de gelo que reduzem a modificação estrutural e sensorial durante o processo descongelamento (TORREGGIANI; BERTOLO, 2001; TEDJO et al., 2002). A aplicação de uma DO branda tem sido utilizada, com bons resultados, na preparação de frutas em pedaços minimamente processadas (TEDJO et al., 2002; PEREIRA et al., 2004).
osmótica entre o alimento e a solução circundante. O outro ocorre pelo transporte do soluto da solução para o produto elevando o teor de sólidos. Com o segundo fluxo é possível impregnar substâncias ao produto com propriedades antioxidantes ou de conservação e solutos de interesse nutricional e sensorial adicionando-as a solução osmótica. Um terceiro fluxo pode ser considerado, o fluxo natural dos solutos como: açúcares, ácidos orgânicos, minerais e sais, que saem do alimento para solução (TORREGIANI, 1993; RAOULT-WACK, 1994; KOWALSKA; LENART, 2001; CHIRALT; FITO, 2003; CHIRALT; TALENS, 2005; FALADE; IGBEKA; AYANWUYI, 2007; KHOYI; HESARI, 2007; GERMER et al., 2011).
A taxa de transferência de massa ou difusão durante a DO acontece até que o equilíbrio seja atingido, ou seja, quando o potencial químico entre a solução osmótica e o alimento seja nulo. (KOWALSKA; LENART, 2001). Em vegetais, a DO sofre influência da estrutura celular dos tecidos, que determinam o ganho de soluto e a perda de água, assim como das condições de processo, isto é, temperatura, tamanho e geometria da amostra, razão solução/amostra, composição, concentração, grau de agitação da solução osmótica, tempo de processo, além de outros procedimentos que alteram a estrutura do sólido, como tratamento térmico preliminar (SILVEIRA, RAHMAN; BUCKLE, 1996; RASTOGI; RAGHAVARAO; NIRANJAN, 1997; KOWALSKA; LENART, 2001; RASTOGI et al., 2002; TEDJO et al., 2002; CHIRALT; FITO, 2003; CHIRALT; TALENS, 2005; ANDRÉS et al., 2007).
2.3 Antioxidantes
A oxidação é um processo metabólico celular que gera energia necessária para as atividades essenciais das células. Possuem como subproduto os radicais livres, sendo os principais, superóxidos, hidroxilas, hidroperoxilas, peroxilas, alcoxilas e oxigênio singlete, que são extremamente reativos, altamente instáveis e podem provocar danos no organismo de forma expressiva (BIANCHI; ANTUNES, 1999; BANERJEE; NDASGUPTA; DE, 2005; ROESLER et al., 2007).
Além do metabolismo das células, os radicais livres são formados através de fontes exógenas como a radiação ionizante, fumo, pesticidas, poluição e alguns medicamentos (BIANCHI; ANTUNES, 1999; TAWAHA et al., 2007).
O organismo defende-se contra esses radicais pela presença de algumas enzimas que atuam como antioxidantes por sua capacidade de inibir ou retardar a oxidação. Porém, a formação de uma grande quantidade desses íons reativos livres não podem ser totalmente neutralizados pelas enzimas antioxidantes, podendo ocasionar danos e morte celular (BIANCHI; ANTUNES, 1999; BANERJEE; NDASGUPTA; DE, 2005).
Dessa forma, o estresse oxidativo tem sido associado ao desenvolvimento de muitas doenças crônicas e degenerativas, como câncer, inflamação crônica, doenças cardiovasculares, Parkinson e Alzheimer, assim como ao processo de envelhecimento e alteração no DNA ocasionando mutagênese e carcinogênese (BIANCHI; ANTUNES, 1999; BANERJEE; NDASGUPTA; DE, 2005; ROESLER et al., 2007).
antioxidantes, com frutas e vegetais para redução dos efeitos nocivos do estresse oxidativo devido a contribuição para a baixa e significativa redução da incidência dessas doenças encontradas nas populações (SOARES, 2002). Outra forma de aumentar o consumo é o enriquecimento dos alimentos com antioxidantes (TAWAHA et al., 2007) que previnem também a deterioração dos alimentos por mecanismos oxidativos (TOBAL, 2008).
Os antioxidantes naturais podem ser compostos fenólicos (tocoferóis, flavonóides e ácidos fenólicos), compostos nitrogenados (alcalóides, derivados de clorofila, aminoácidos e aminas), carotenóides e ácido ascórbico (VELIOGLU et al., 1998; BANERJEE; NDASGUPTA; DE, 2005; ROESLER et al., 2007; TAWAHA, et al., 2007; MÜLLER et al., 2010).
2.3.1 Vitamina C
Os vegetais contribuem de forma importante na dieta como fonte de vitamina C e são responsáveis por suprir boa parte desta vitamina consumida pela população (BENASSI; ANTUNES, 1988), sendo que o organismo humano não é capaz de sintetizar essa substância (ROSA et al., 2007). Esta é encontrada sob as formas reduzida designada como ácido ascórbico, e oxidada denominado ácido deidroascórbico, ambas fisiologicamente ativas (ANDERSON et al., 1988 apud ARANHA et al.,
2000; ROSA et al., 2007).
deterioração do sistema imunológico (PAULING, 1988 apud ARANHA et al., 2000; BASU; SCHORAH, 1982 apud ROSA et al., 2007).
A formação do colágeno, da integridade do tecido conjuntivo, das cartilagens, da matriz óssea, da dentina, da pele e dos tendões se dá pela participação da vitamina C na hidroxilação da prolina para formar hidroxiprolina. Além disso, reduz a suscetibilidade às infecções. Há demonstrações experimentais de que a vitamina C pode inibir a síntese de DNA (Ácido Desoxirribonucléico) e RNA (Ácido Ribonucléico) de tumores (ARANHA et al., 2000).
A vitamina C, ainda, acelera a absorção intestinal dos íons de ferro e sua mobilização, influenciando sua distribuição dentro do organismo (ARANHA et al., 2000; RIBEIRO et al., 2007).
No alimento este composto previne a alteração de cor que pode ser provocada pela ação de enzimas, principalmente as polifenoloxidases que oxidam os compostos fenólicos (MADHAVI; SINGHAL; KULKARNI, 1996). Apesar de ser tão importante para o funcionamento do organismo humano e, em alguns casos, ser um conservador de alimentos é o composto mais afetado pelo processamento e armazenamento de frutas e vegetais, por ser termolábil, degradada na presença de enzimas (ex. ascorbato oxidase) e pela sua interação com outras substâncias. Por isso, sua retenção é utilizada frequentemente como indicativo da preservação dos demais nutrientes e de conservação do alimento (CARDELLO; MORAES; CARDELLO, 1993; CARDELLO; CARDELLO, 1998; ROSA et al., 2007; ALVES et al., 2010).
congelamento, constatando perdas de vitamina C superiores a 75% em relação ao conteúdo inicial, durante armazenamento de 6 meses a -18°C. Porém, durante o congelamento (por 180 dias a -18°C) de manga Haden não foram detectadas perdas por Cardello, Moraes e Cardello (1993), que atribuíram o fato da preservação da vitamina C à inativação parcial da enzima ascorbato oxidase no congelamento.
2.3.2 Compostos Fenólicos
O interesse pelo estudo dos compostos fenólicos é devido, principalmente, à capacidade antioxidante destas substâncias em sequestrar radicais livres (ASSAMI et al., 2003).
Os compostos fenólicos são metabólitos secundários de plantas, localizados nos vacúolos. Sua presença é característica de cada cultivar, influenciado pelo grau de maturação, ambiente de plantio e condições de estocagem cujas diferenças apresentam grande interesse para aplicações tecnológicas e nutricionais (BRAVO, 1998; ASSAMI et al.; 2003; ZARDO et al. 2008; ZARDO et al. 2009).
Estas substâncias podem aparecer livres ou ligadas a proteínas ou açúcares, sendo que com o último, formam os glicosídios, alguns de alto grau de polimerização (SOARES, 2002). Os poliglicosídios são muito solúveis em água e pouco solúveis em solventes orgânicos apolares. A solubilidade bem como outras propriedades físicas e químicas são favorecidas de acordo com a posição do açúcar na estrutura fenólica. As agliconas apresentam uma grande variedade de solubilidade e estabilidade. Estas diferenças podem ser usadas para separá-los, quantificá-los e desenvolver estudos de suas atividades fisiológicas (FURLONG et al., 2003).
hidroxicinâmico, flavonóides, ácido gálico e quercitina (FURLONG et al., 2003; BARRETO et al., 2008). Esses compostos são preferencialmente oxidados no meio biológico e funcionam como economizador de nutriente antioxidante protegendo o organismo contra o estresse oxidativo (BRAVO, 1998; RIBEIRO et al., 2007). Eles têm atraído atenção pela sua atividade antioxidante, atuando como substâncias antibacterianas, antivirais, anti-inflamatórias, antialérgicas, antitrombóticas, além de demonstrar ação vaso dilatadora, prevenindo doenças cardiovasculares, e ação contra a atividade biológica do câncer detectada pela inibição de proliferação de células cancerígenas in vitro (VELIOGLU et al., 1998; KIM
et al., 2010). Segundo Ribeiro e colaboradores (2007) a ingestão diária recomendada de antioxidantes desse grupo de compostos é estimada em 0,15 a 1 g por dia.
Nos alimentos, a ação dos compostos fenólicos é responsável pela cor, flavor, adstringência e aroma (BRAVO, 1998; SOARES, 2002;
3. OBJETIVO
3.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho foi investigar a desidratação osmótica de manga cv. Palmer, sem e com adição de ácido ascórbico na solução de sacarose, avaliando a retenção de vitamina C e a impregnação do ácido ascórbico, bem como verificar o teor dos compostos fenólicos durante os processos.
3.2 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos foram:
9 Avaliar a desidratação osmótica de manga em solução de sacarose através das seguintes determinações:
- cinética de desidratação, perda de água e ganho de sacarose; - coeficientes de difusão da água e da sacarose;
- influência da desidratação osmótica sobre a alteração de cor, retenção de vitamina C e compostos fenólicos.
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Material
As mangas da cultivar Palmer utilizadas neste trabalho foram da safra de 2010/2011 que no Estado de São Paulo, segundo Menten (2011), teve início em dezembro e término em março. Elas foram adquiridas no mercado local, CEAGESP (Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo) de São José do Rio Preto – SP. Dois lotes foram necessários. O primeiro lote, que teve sua aquisição no mês de janeiro, foi utilizado na execução da DO sem adição de ácido ascórbico e no mês seguinte adquiriu-se o segundo lote para realização da DO com adição de ácido ascórbico. O ácido ascórbico de grau comestível foi fornecido pela empresa Vallens Ingredientes Industriais LTDA. Os reagentes, grau PA, para realização da análise de açúcar eram da marca Synth, para quantificação da vitamina C os reagentes ácido oxálico e 2,6-diclorofenolindofenol eram da Synth e Vetec, respectivamente, e o reagente Folin-Ciocalteu para realização da análise de compostos fenólicos era da marca Dinâmica.
4.2 Caracterização da Matéria-Prima
4.3 Desidratação Osmótica em Solução de Sacarose
Os ensaios de DO foram realizados no Laboratório de Processos e Análises do Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp), campus São José do Rio Preto-SP.
O processo de DO foi executado utilizando-se o delineamento fatorial 3x5, ou seja, na presença de dois fatores, a concentração da solução, com três níveis (40, 50 e 60% de sacarose), e o tempo de processo, com cinco níveis (0, 30, 60, 120, 240 minutos). Os experimentos foram divididos em três dias. O primeiro foi realizado, um dia após a aquisição das mangas e os demais foram a cada dois dias, totalizando em seis dias de armazenamento da matéria-prima sob-refrigeração, contados a partir da data da compra do primeiro lote. A concentração da solução osmótica utilizada a cada dia de processo foi escolhida aleatoriamente. O processamento não permitiu a aleatorização do tempo.
4.3.1 Preparo das Amostras
4.3.2 Desidratação Osmótica (DO)
A DO foi realizada em uma cuba encamisada de 30 x 30 x 35 cm contendo 20 kg de solução. A temperatura da solução foi controlada através da água circulante na camisa, que foi mantida a 25°C por banho ultratermostatizado (modelo MA-184, marca Marconi).
A solução desidratante consistiu de sacarose em água, nas concentrações de 40, 50 e 60% (p/p). Um agitador mecânico (modelo MA 261, marca Marconi), composto por uma hélice naval de 10 cm de diâmetro permaneceu a 1300 rpm, mantendo a homogeneidade da solução durante todo processo.
Quatro cestos confeccionados em nylon, contendo aproximadamente 150 g (massa inicial, Mi) de amostra, foram dispostos
no interior da cuba, em estrutura apropriada. Cada cesto representou o tempo de processo pré-determinado de 30, 60, 120 e 240 minutos e apresentou relação fruta:solução de aproximadamente 1:30. Transcorrido o tempo de DO, retirou-se o cesto da solução desidratante e este foi imerso rapidamente em água, para a retirada do excesso da solução da superfície da amostra, e com papel absorvente a água superficial foi enxugada. Em seguida, as amostras foram pesadas, obtendo-se a massa final (Mf ), e submetidas à preparação para as determinações analíticas
de sólidos totais, açúcares redutores e totais, cor, vitamina C e compostos fenólicos.
4.3.3 Ensaio de Equilíbrio
refrigerada MA-830/A, marca Marconi, onde permaneceram sob agitação de 180 rpm, na temperatura de 25°C. As amostras foram mantidas nessa condição durante 48 horas e, posteriormente, foram analisadas quanto a sólidos totais e açúcares redutores e totais.
4.3.4 Modelos Matemáticos
A eficiência da DO foi calculada, para cada tratamento, com base na perda de água e ganho de sacarose, determinados pelos dados obtidos de massas (inicial e final), teores de água e de açúcares, totais e redutores, das amostras frescas e processadas.
A variação de massa ('M ) em relação à massa inicial é dada segundo:
sacarose água
i i f
G P
M M M
M ' '
' (1)
onde Mf representa a massa final (após a desidratação osmótica) e Mia
massa inicial, antes da DO.
A perda de água em relação à massa inicial ('Págua ) é calculada
por:
i
i i f f água
M
U M U
M
P
' (2)
com Uf representando a umidade da fruta após a DO e Ui a umidade da
O ganho de sacarose em relação à massa inicial ('Gsacarose) pode
ser calculado pela diferença entre as equações (1) e (2):
água
sacarose
M
P
G
'
'
'
(3)O ganho de sacarose também pode ser calculado segundo:
i i i f f sacarose M ) S M ( ) S M (
G
' (4)
com Sf representando o conteúdo de sacarose da fruta após a DO e Si
seu conteúdo na fruta fresca.
A eficiência (E), dada em porcentagem, foi determinada segundo:
' ' sacarose água G P
E (5)
As difusividades da água e da sacarose foram determinadas nas fatias de manga com base na equação de difusão também conhecida com Segunda Lei de Fick que é dada pela equação (6) considerando a difusividade e a densidade constantes. As soluções analíticas foram ajustadas aos dados experimentais considerando-se o sólido com a forma geométrica simples de placa plana e a espessura constante ao longo do processo.
t
D
z
i im i
w
w
w
w
Z
Z
sendo que
Z
i é a fração de massa da espécie i (água ou sacarose) e Dimé o coeficiente de difusão efetivo correspondente à difusão da espécie i
em uma mistura m.
Considerando-se que o sólido (fatia da fruta) seja uma placa com ambas as superfícies expostas à solução osmótica cuja concentração se mantém constante, e que a variação das dimensões do sólido seja desprezível, tem-se a seguinte solução analítica da equação de Fick, integrada ao longo da espessura (CRANK, 1975):
¦
f »¼ º «
¬
ª S S Z Z Z Z 1 2 2 2 2 2
0 2 1 2 1
1 8 n im eq i i eq i i L t D n
n ) exp ( )
( (7)
sendo que
Z
i é a fração de massa média da espécie i na fatia , em baseúmida, eq i
Z
é a fração de massa da mesma espécie no tecido, emequilíbrio com a solução osmótica e 0
i
Z representa a fração nas condições
iniciais, Dim é a difusividade binária efetiva, t é o tempo e L é a espessura
média da amostra. Para o cálculo do coeficiente de difusão da água e da sacarose foram utilizados seis termos da série.
4.3.5 Metodologias Analíticas
4.3.5.1 pH (Potencial Hidrogeniônico)
Utilizando pHmetro de bancada (modelo TEC 5, marca Tecnal) o pH foi determinado em 10 g de amostra na qual adicionou-se 100 mL de água. Esta mistura foi homogeneizada em seguida, realizou-se a determinação direta do pH através do método potenciométrico (IAL, 2005), em triplicata.
4.3.5.2 Sólidos Totais
Os sólidos totais foram determinados em triplicata pelo método gravimétrico, segundo a AOAC (2005). O procedimento se deu em estufa a vácuo (modelo TE-395, marca Tecnal) a 60°C até a obtenção de peso constante de 2 g de amostra. O resultado foi expresso em % de umidade.
4.3.5.3 Sólidos Solúveis Totais (SST)
Através da refratometria determinaram-se os sólidos solúveis totais, em triplicata, pela leitura direta com o refratômetro portátil modelo PAL-3 (0-93°Brix), marca ATAGO. O resultado foi expresso em °Brix.
4.3.5.4 Açúcares Redutores e Totais
A determinação de açúcares redutores e totais foi realizada pela metodologia de titulação de óxido-redução (AOAC, 1970).
a quantificação de açúcares redutores. Para a quantificação dos açúcares totais, em um balão 100 mL, uma alíquota de 50 mL do filtrado foi submetida à hidrólise ácida com 5 mL de ácido clorídrico P.A. a 68-70°C por cinco minutos. A solução foi neutralizada com NaOH 40% e o volume de 100 mL completado, obtendo-se a solução a ser titulada.
Ambas as soluções foram tituladas com um volume conhecido de licor de Fehling, padronizado com solução de glicose. A titulação foi conduzida no equipamento determinador de açúcares redutores (modelo TE-0861, marca Tecnal).
Os açúcares redutores foram expressos em glicose e os não-redutores, em sacarose. O teor de açúcares não redutores foi obtido pela diferença entre o teor de açúcares totais e o teor de açúcares redutores.
4.3.5.5 Cor
As medições da intensidade de cor das amostras in natura e
saturação) e H (ângulo Hue ou tonalidade) através das equações (8) e (9) (MARTIM, 2006; OSÓRIO et al., 2007) apresentadas a seguir:
(b*)
*) a ( *
C (8)
onde
C
*
é o Chroma ea
*
eb
*
os parâmetros mensurados.¸
¹
·
¨
©
§
*
a
*
b
arctan
H
(9)onde H é o ângulo Hue e
a
*
eb
*
os parâmetros mensurados.4.3.5.6 Vitamina C
A determinação da vitamina C das mangas frescas e processadas foi realizada segundo a metodologia de Benassi e Antunes (1988).
Em 12,5 g de amostra fresca e processada adicionou-se 25 mL da solução de ácido oxálico 2% (p/v) e homogeneizou-se. Em seguida, pesou-se 10 g da mistura que foi transferida a um balão volumétrico de 50 mL e o volume completado com solução de ácido oxálico 2%. O extrato diluído foi filtrado a vácuo e retiraram-se, em triplicata, alíquotas de 10 mL. As alíquotas do filtrado foram tituladas com a solução de DCFI (2,6-diclorofenolindofenol) 0,01% (p/v) até que fosse detectado o ponto de viragem, indicado pela passagem do incolor à tonalidade rósea.
O conteúdo de vitamina C foi calculado pela seguinte equação: P/ P/ J ([WUDWR P J $PRVWUD P P/ J $PRVWUD
P J P/ 3DGU¥R '&), *DVWR 9ROXPH P/ $PRVWUD '&), *DVWR 9ROXPH P/ P/ P/ P/ J 3DGU¥R $VFµUELFR FLGR P DPRVWUD GH J
PJGH9LW&
(10)
onde m é a massa do Ácido Ascórbico Padrão, da Amostra ou do Extrato em gramas.
A partir dos teores de vitamina C encontrados calculou-se a retenção da vitamina C durante o processo de acordo com Murphy, Criner e Gray (1975) que considera a variação total de massa.
4.3.5.7 Compostos Fenólicos Totais
4.3.5.7.1 Extratos da Fruta
A etapa de extração é muito importante para quantificação dos compostos fenólicos. Sua extração depende de diversos fatores como tipo de solvente, pH, temperatura, número de etapas de extração, volume do solvente e tamanho das partículas das amostras (PRADO, 2009).
Singleton, Orthofer e Lamuela (1999), através do método espectrofotométrico de Folin-Ciocalteu, utilizando o ácido gálico como padrão.
4.3.5.7.2 Determinação dos Compostos Fenólicos Totais
O reagente de Folin-Ciocalteau é uma solução complexa de íons poliméricos formados a partir de heteropoliácidos, ácidos fosfotungstênico e fosfomolibdico. Em meio básico, se reduzem ao oxidar os fenolatos, formando compostos óxidos azuis de tungstênio e molibdênio. O reagente tem sua coloração inicial amarela alterada para azul, cuja intensidade segue a Lei de Lambert-Beer (TOBAL, 2008).
A análise foi realizada de acordo com Prado (2009). Alíquotas de 0,5 mL dos extratos devidamente diluídos em álcool 80% foram transferidos para frascos de vidro âmbar e adicionados 2,5 mL de solução aquosa de Folin-Ciocalteu (1:10 v/v), que foram homogeneizados no agitador de tubos (modelo MA 162, Marconi) e deixados em repouso por cinco minutos. Em seguida, foram adicionados 2 mL da solução carbonato de sódio (4:96 p/v), homogeneizados e os frascos foram novamente deixados em repouso durante duas horas, em temperatura ambiente e ao abrigo da luz. A absorbância foi mensurada no espectrofotômetro UV/Vis
Gold Spectrumlab 53 no comprimento de onda 740 nm. O branco, apenas
solução alcoólica 80%, foi conduzido nas mesmas condições que as amostras. Os resultados foram expressos em equivalente de ácido gálico (AG) (mg AG/100 g de fruta) calculados por meio do ajuste da curva de calibração do ácido gálico com concentrações que variaram de 5 a 80 mg/L de solução. A curva de calibração é apresentada no Apêndice A.
4.4 Desidratação Osmótica em Solução de Sacarose com Adição de Ácido Ascórbico
4.4.1 Preparo das Amostras
As mangas cv. Palmer utilizadas neste processo foram do lote dois. Para obtenção das amostras, as mangas foram manualmente descascadas e cortadas em duas bandas no sentido longitudinal com faca de aço inoxidável. As bandas foram fatiadas em fatiador elétrico (marca ECO), na espessura aproximada de 12 mm. A partir das fatias, foram retiradas amostras no formato de discos com um vazador de metal com bordas afiadas, resultando em amostras com 2 cm de diâmetro.
4.4.2 Desidratação Osmótica
Em frascos de vidro, prepararam-se 600 g de soluções osmóticas cujas concentrações de sacarose variaram de 40 a 60%. Em relação à massa da solução desidratante utilizada adicionaou-se ácido ascórbico nas concentrações que variaram de 0,5 a 2%. Em cada frasco inseriu-se aproximadamente 60 g de amostra, obtendo-se a proporção de fruta:solução de 1:10.
4.4.3 Metodologias Analíticas
As metodologias aplicadas para determinação das respostas de umidade e teor de açúcar, vitamina C e compostos fenólicos, foram as mesmas descritas nos itens 4.3.5.2, 4.3.5.4, 4.3.5.6 e 4.3.5.7, respectivamente. Previamente a essas análises as amostras foram trituradas no homogeneizador (modelo TE-102, marca Tecnal).
4.4.4 Delineamento Experimental
Realizou-se o delineamento experimental fatorial para caracterizar o processo de desidratação osmótica com adição de ácido ascórbico, determinando os fatores que influenciaram as respostas de umidade e teor de açúcar, vitamina C e compostos fenólicos.
O delineamento experimental foi o fatorial 23 completo, com quatro replicatas do ponto central (0), totalizando em 12 tratamentos. Os fatores foram concentração de sacarose (F1), concentração de ácido ascórbico
(F2) e tempo (F3) com dois níveis cada, sendo o valor codificado máximo
igual a +1 e o mínimo -1. A matriz com os valores codificados dos fatores e com a ordem de realização dos experimentos após a aleatorização dos tratamentos está descrita na Tabela 1.
Ainda na Tabela 1 observa-se a presença dos blocos no delineamento fatorial, pois a execução dos ensaios foram divididos em dois dias. Optou-se pela blocagem ao se considerar que uma possível alteração do grau de maturação com o passar do tempo pudesse constituir uma fonte de variação indesejada.
aleatorização foi respeitado na escolha e na ordem de experimentação dos tratamentos dentro do bloco.
Isto ocorreu em função da limitação experimental, uma vez que a determinação de vitamina C foi realizada imediatamente após o processo, apenas duas análises nos níveis escolhidos (60 a 180 minutos) foram possíveis de serem realizadas, devido à restrição de tempo, pois há demanda de tempo, tanto para o preparo da amostra como para a titulometria.
Tabela 1. Delineamento fatorial 23 com tratamento e bloco aleatorizado e valores
codificados dos fatores da desidratação osmótica com adição de ácido ascórbico de manga (Mangifera indica L.) cv. Palmer.
Ensaio Tratamento Aleatorizado Bloco Aleatorizado Fatores
FF FF FF
1 1 1 -1 -1 -1
2 4 1 1 1 -1
3 8 2 1 1 1
4 6 1 1 -1 1
5 12 2 0 0 0
6 2 2 1 -1 -1
7 7 1 -1 1 1
8 11 2 0 0 0
9 10 1 0 0 0
10 9 1 0 0 0
11 3 2 -1 1 -1
12 5 2 -1 -1 1
Os valores codificados da Tabela 1 podem ser transcritos para valores decodificados (Tabela 2) e vice-versa através das equações:
) CS (
F (11)
, ) , CAA (
F (12)
(t )
onde F1, F2 e F3 são os valores codificados da concentração de
sacarose, concentração de ácido ascórbico e tempo, respectivamente; CS
é a concentração de sacarose dada em %, CAA é a concentração de
ácido ascórbico, também em % e t é o tempo de processo, em minutos.
Tabela 2. Delineamento fatorial 23 com tratamento e bloco aleatorizados e valores
decodificados dos fatores da desidratação osmótica com adição de ácido ascórbico de manga (Mangifera indica L.) cv. Palmer.
Ensaio Tratamento
Aleatorizado
Bloco Aleatorizado
Fatores Concentração
de Sacarose (%)
Concentração de Ácido Ascórbico
(%)
Tempo (min)
1 1 1 40 0,50 60
2 4 1 60 2,00 60
3 8 2 60 2,00 180
4 6 1 60 0,50 180
5 12 2 50 1,25 120
6 2 2 60 0,50 60
7 7 1 40 2,00 180
8 11 2 50 1,25 120
9 10 1 50 1,25 120
10 9 1 50 1,25 120
11 3 2 40 2,00 60
12 5 2 40 0,50 180
Efetuou-se somente a replicata do primeiro bloco e o ensaio 3 do segundo bloco devido a erros analíticos. Não foi possível a realização da repetição do experimento no segundo bloco, devido ao aumento do grau de maturação com relação ao primeiro dia de experimento, o qual alterou a firmeza da polpa da manga, impossibilitando o processo da desidratação osmótica.
A avaliação da influência dos fatores sobre cada variável resposta foi efetuada por meio da análise de variância, adotando nível de significância de 5%.
i
yi
E
0E
1F
1E
2F
2E
3F
3E
12F
1F
2E
13F
1F
3E
23F
2F
3E
123F
1F
2F
3H
(14)Sendo o yi a variável resposta, representado por y1 a umidade, y2
o teor de açúcar, y o teor de vitamina C e y o teor de compostos
fenólicos; ߚ o coeficiente de regressão médio; E1, E2, E3, E12, E13, E23 e
123
E os coeficientes de regressão do modelo; F1, F2 e F3 são as variáveis
independentes (fatores) codificadas concentração de sacarose, concentração ácido ascórbico e tempo, respectivamente; F1F2, F1F3, F2F3
e F1F2F3 representam as interações; e Hi é o componente de erro para
cada resposta yi.
4.5 Análise Estatística
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Caracterização da Matéria-Prima
Os valores apresentados na Tabela 3 são valores médios obtidos das análises realizadas em cada dia de processo.
Tabela 3. Valores médios e respectivo desvio padrão das medidas obtidas das
características física e químicas do primeiro e segundo lote de manga cv Palmer.
Características Física e Químicas Lote 1 Lote 2
Peso (g) 400,7 a 726,8 611,6 a 1141,4 Comprimento (cm) 12,67±0,65 14,35±1,06
Largura (cm) 8,46±0,48 9,76±0,69 Umidade (% b.u.) 81,98±0,16 84,34±0,14 Sólidos Solúveis Totais (°Brix) 9,59±0,69 9,44±0,71
pH 3,94±0,07 3,81±0,05
Açúcares Redutores (% b.u.) 3,26±0,18 3,68±0,06 Açúcares Não Redutores (% b.u.) 5,37±0,79 5,10±1,33 b.u. Base Úmida
O peso médio das mangas entre os lotes diferiram em mais de 200 g, pois as mangas do segundo lote se apresentaram maiores tanto em comprimento como em largura com relação ao primeiro.
Devido ao grande tamanho apresentado, o segundo lote não atende o padrão estabelecido para exportação para os Estados Unidos, que é de 250 a 600 g e Europa, de 300 a 450 g (ARAÚJO, 2004; CORREIA; ARAÚJO, 2010), disponibilizando as mangas para comércio interno ou industrialização, já que para industrialização da manga é desejável que os frutos tenham peso superior a 200 g, visando bom rendimento em polpa (MARTIM, 2006; CORREIA; ARAÚJO, 2010).
De acordo com a Tabela 3, a umidade esteve próxima de 85% (b.u.) determinadas para manga de acordo com Alakali, Ariahu e Nkpa (2006).
encontraram em condições muito próximas. Porém, não estão adequadas para o consumo in natura, cujo mínimo aceitável é de 12° Brix, segundo
Ribeiro (2006). Este autor cita ainda que, quanto mais elevado o teor de SST, menor o índice de firmeza do fruto. Portanto, se a manga apresentar teor de sólidos solúveis elevado, poderá dificultar tanto no preparo da amostra quanto no processo de desidratação osmótica.
O pH pouco variou entre os lotes e apresentou-se abaixo de 4,5 como encontrado na maioria das variedades.
O teor de açúcares redutores e não redutores também se apresentaram muito próximos entre os lotes.
5.2 Desidratação Osmótica em Soluções de Sacarose
5.2.1 Cinética de Desidratação Osmótica
Na Tabela 4 são apresentados os resultados experimentais da umidade e do teor de sacarose em função do tempo de DO, incluindo os dados obtidos nos ensaios de equilíbrio, determinado após 48 horas de processo.
Em quatro horas de desidratação osmótica, a umidade foi reduzida de 81,80% a 75,03; 82,04% a 72,15 e 82,09% a 68,27% nas soluções osmóticas com 40, 50 e 60% de sacarose, respectivamente, a partir dos quais pode se verificar que houve redução na umidade conforme o aumento da concentração da solução osmótica, que ocorre devido à diferença do potencial químico da água e soluto entre a amostra e solução osmótica (ARAÚJO, 2009).
desidratação, sofre danos e deixa de ser uma barreira efetiva para o soluto permitindo que difunda em todas as partes da célula (MAURO; TAVARES; MENEGALLI, 2002).
Tabela 4. Média e desvio padrão do teor de umidade e sacarose em função do tempo e
concentração da solução osmótica de sacarose das fatias de manga cv. Palmer durante DO.
Concentração da Solução Osmótica (%)
Tempo (horas)
Teor de Umidade (% b.u.)
Teor de Sacarose (% b.u.)
40
0 81,80±0,01 6,16±0,01 0,5 79,34±0,06 8,43±0,56 1 78,27±0,07 9,26±0,79 2 76,76±0,03 9,97±1,09 4 75,03±0,09 10,89±1,22 48 60,48±0,04 22,64±0,69
50
0 82,04±0,02 5,37±0,58 0,5 79,94±0,11 6,64±0,51 1 76,95±0,08 8,07±0,62 2 74,31±0,10 11,41±0,85 4 72,15±0,02 12,19±0,48 48 48,57±0,02 30,84±0,41
60
0 82,09±0,27 4,57±0,00 0,5 76,72±0,04 7,57±0,09 1 75,37±0,08 10,27±0,05 2 71,95±0,07 11,84±0,38 4 68,27±0,41 14,42±0,17 48 38,38±0,18 38,46±0,60 b.u.: base úmida
Os coeficientes de difusão apresentados na Tabela 5 foram calculados a partir do ajuste da equação (7) aos dados experimentais da Tabela 4.
Tabela 5. Coeficiente de difusão da água e sacarose ocorrida durante a desidratação
osmótica das fatias de manga nas soluções de concentração de 40, 50 e 60% de sacarose.
Concentração da Solução Osmótica (%)
Coeficiente de Difusão da Água
(cm2 s-1)
R2
Coeficiente de Difusão da Sacarose
(cm2 s-1)
R2
40 2,77x10-6 0,99 2,63x10-6 0,96
50 2,58x10-6 0,97 2,13x10-6 0,94
Os valores dos coeficientes de difusão tanto da água como da sacarose se apresentaram próximos em todas as concentrações estudadas, com diminuição da difusividade com o aumento da concentração da solução osmótica, o que está de acordo com Henrion (1964). Assim, na DO em solução com concentração a 40%, foram encontrados coeficientes ligeiramente superiores aos determinados nas outras duas, 50 e 60%, não ultrapassando diferença de 20% com relação o tratamento que teve menor difusividade.
A variação de massa (ΔM) durante a desidratação osmótica é negativa, pelo fato da perda de água predominar sobre o ganho de sólidos durante todo o processo osmótico, o que pode ser constatado na Tabela 6, que mostra variação de massa, perda de água, ganho de sólidos e eficiência da DO, segundo as equações (1), (2), (4) e (5), respectivamente. Isso pode ser visto também através do coeficiente de difusão da água, que é maior que o da sacarose, apesar de serem da mesma ordem de 10-6 (Tabela 5). Este fato deve-se à baixa permeabilidade das membranas celulares à sacarose, em virtude do seu alto peso molecular, o que limita os espaços para sua difusão, ao contrário das moléculas de água, que têm sua difusão favorecida (TORREGGIANI, 1993; EL-AQUAR; MURR, 2003).
Sousa Neto et al. (2005) ao desidratarem manga, observaram que o aumento da concentração da solução osmótica ocasionou maior perda de peso, com predominância também da perda água em relação ao ganho de sólidos, obtendo balanço de massa negativo, como neste trabalho, uma vez que o balanço é obtido através da equação (1).
temperatura de processo como observado por Khoyi e Hesari (2007). Oquendo (2007), ao desidratar osmoticamente mangas cv Kent, observou maior perda de peso em amostras tratadas com maior concentração da solução osmótica a 65° Brix sob pressão atmosférica.
Tabela 6. Variação de massa (ΔM), perda de água, ganho de sacarose e eficiência da
desidratação osmótica de fatias de manga imersas em solução concentrada a 40, 50 e 60%.
Concentração da Solução Osmótica (%)
Tempo
(minuto) ΔM (%)
Perda de Água (%) Ganho de Sacarose (%) Eficiência (%) 40
30 -6,73 - 7,79±0,06 1,70±0,53 4,59 60 -8,46 - 10,15±0,06 2,31±0,72 4,39 120 -9,15 - 12,06±0,03 2,89±0,99 4,17 240 -12,25 - 15,96±0,08 3,40±1,07 4,70
50
30 -4,70 - 5,85±0,11 0,96±0,49 6,07 60 -7,74 - 11,05±0,07 2,08±0,58 5,32 120 -14,96 - 18,85±0,08 4,34±0,72 4,34 240 -19,35 - 23,86±0,02 4,46±0,38 5,34
60
30 -8,48 - 11,88±0,04 2,35±0,08 5,07 60 -11,60 - 15,46±0,07 4,52±0,02 3,43 120 -22,35 - 26,22±0,06 4,62±0,29 5,82 240 -23,70 - 30,00±0,32 6,42±0,13 4,66
Segundo Alves e colaboradores (2005) a perda de água ocorre, principalmente, durante as duas primeiras horas conforme observado neste estudo. O processo apresenta taxa de desidratação osmótica elevada no início do processamento devido à maior diferença de pressão osmótica entre a solução e a matéria prima (KOWALSKA; LENART, 2001). Após esse período a transferência de massa apresentou pequena variação no conteúdo de água entre duas e quatro horas. Isso foi observado também por Souza Neto e colaboradores (2005) que realizaram o processo de desidratação osmótica em manga por 5 horas.
soluções com mais de 75° Brix tornam-se inapropriadas ao processamento devido ao limite de solubilidade do agente utilizado, dificultando o preparo da solução, além da alta viscosidade, o que dificulta a sua manipulação e o processo de agitação (ARAÚJO, 2009).
O aumento da perda de água e ganho de sólidos em soluções de altas concentrações também ocorreu no estudo realizado por Souza Neto e colaboradores (2005), ao realizarem DO em manga Coité utilizando soluções de 45, 55 e 65% de sacarose durante tempo máximo de 5 horas na temperatura de 65°C. Em outras frutas como abacaxi, as soluções concentradas provocaram também grande ganho de sólidos (BERISTAIN et al.,1990).
Neste estudo a perda de água e o ganho de sólidos foram de 18,85% e 4,34% nas amostras tratadas por duas horas em solução a 50%, inferior ao encontrado por Souza Neto et al. (2004) e Martim, Waszczynskyj e Masson (2007), mesmo naquelas tratadas em solução de concentração mais altas. Os primeiros autores desidrataram osmoticamente mangas cv Coité no formato de cubos de aproximadamente 3 cm, branqueadas termicamente e processadas em soluções de 45° a 65° Brix na temperatura de 65° C por duas horas, e encontraram perda de água superior a 30% e ganho de sólidos em torno de 9%. No segundo trabalho os autores processaram cubos de 1 cm de mangas cv Tommy Atkins, em solução a 50%, temperatura de 50°C por duas horas, sendo que a perda foram de 28,16% e ganho aproximado de 9,93%.
